极光是一种等离子体现象,主要发生在有磁场的行星上的高纬度地区,地球上的极光带是从地球磁极起经度10到20,纬度3到6宽的区域。当磁暴发生时,极光也会出现在低纬度地区。
现代物理学对它的产生原理有详细的描述。地球极光是来自磁层和太阳风的带电高能粒子被地磁场引入地球大气层并与高层大气中的原子碰撞而产生的发光现象。极光不仅出现在地球上,也出现在太阳系其他有磁场的行星上。
极光是地球周围的大规模放电过程。来自太阳的带电粒子到达地球附近,地球磁场迫使其中一些粒子沿着磁力线集中到北极和南极。当它们进入极地高层大气时,与大气中的原子和分子碰撞激发,能量释放产生的光在磁极周围形成一个大圆,即极光。
极光最有可能出现在春分和秋分到来之前,它在春季和秋季比在夏冬出现得更频繁。这是因为地球的位置在春分和秋分与“磁缆”相交最多。此外,当太阳黑子较多或太阳周期随着大量日冕物质抛射而增加,太阳风强度增大时,极光出现的频率和亮度也会增加
地球的极光主要是红色和绿色的,因为热分层中的氮和氧原子被电子激发,分别发出红色和绿色的光。
氧辐射:绿色或褐红色,取决于吸收的能量。
氮的辐射:蓝色或紫色;如果你拿回一个电离的电子,它会放射出蓝色;从激发态回到基态是红色的。
氧气回到基态是不寻常的:它可以在0.75秒内发出绿光,但发出红光需要长达两分钟的时间。与其他原子或分子的碰撞将吸收激发的能量并阻止辐射。因为在大气层顶部有很高百分比的氧气,但是碰撞是稀疏的,氧气有足够的时间辐射红光。当它下降到较低水平时,碰撞的频率变得频繁,没有足够的时间释放红灯。最后,由于频繁的碰撞,甚至连绿灯都被阻止了。
这就是为什么不同的颜色在不同的高度辐射;最高点时以氧气的红光为主,然后是氧气的绿光和氮气的蓝红光,最后只有氮气的蓝红光,碰撞阻止了氧气辐射任何光。绿色是极光中最常见的颜色。后面是粉色,夹杂着浅绿和红色,然后是纯红色和黄色,最后是纯蓝色。
红色:出现在最高处,激发的氧原子辐射出630 nm的电磁波。原子的低浓度和眼睛对这种波长的低灵敏度使得这种颜色只有在太阳活跃时才可见。氧原子数量少,浓度不断降低,使其非常微弱,只能在幕极光顶部看到。
绿色:在较低的高度,更频繁的碰撞支持557.7纳米的氧气辐射;氧原子的高浓度和眼睛对绿光的敏感性使绿色极光最常见。被激发的氮分子在这里发挥作用,在碰撞中可以将能量传递给氧原子,然后氧会释放出绿光。氧原子的浓度在100公里的高度迅速下降,这使得极光幕的底部突然在这个高度结束。
黄色和粉色是红色和绿色混合的结果。
蓝色:在低空,氧原子的数量越来越少,离子化的氮分子反而成为发射可见光的主体。它发射的光谱波长广泛分布在红色和蓝色,以428 nm为主谱线。蓝色和紫色的发射通常出现在窗帘的底部,这表明太阳非常活跃。
去哪里看北极光
虽然这些极光偶尔可以在更南边的北极光中看到,但它们在北纬65°左右的北极圈边缘也能被可靠地看到。要在任何晴朗的夜晚看到极光,你需要在冰岛、法罗群岛、挪威北部、瑞典北部、芬兰北部、俄罗斯北部、加拿大北部和阿拉斯加空度过漫长而黑暗的夜晚。
对于许多自然爱好者和旅行摄影师来说,捕捉极光的地方变得越来越受欢迎。”“我们看到社区成员前往加拿大、阿拉斯加、挪威和冰岛体验极光奇观。"
这张获奖的照片是Kirkjufelll周围的极光,Kirkjufelll是冰岛Snfel Snes半岛北海岸的一座463米的标志性山峰,靠近Grundarfj Ur镇。这张照片是用索尼ILCE-7M2相机从挪威拍摄的。